Jaké jsou běžné závady vnitřních střídavých vysokovoltových vakuumových spínačů?
ZN63A vnitřní střídavý vysokonapěťový vakuumový vypínač
ZN63A vnitřní střídavý vysokonapěťový vakuumový vypínač je třífázové zařízení s napájením 50 Hz, 12 kV pro vnitřní použití, určené k spouštění, zastavování, řízení a ochraně vysokonapěťových motorů 10 000 tunových svobodných kujicích lisů. Střídavé vysokonapěťové vakuumové vypínače hrají klíčovou roli ve výrobě podniku. Včasné a přesné odstranění jejich poruch a rychlé obnovení výroby je nezbytné pro rozvoj podniku. Během spouštění/zastavování vysokonapěťových motorů mohou časté operace s vakuumovým vypínačem způsobit poškození elektrických komponent a opotřebení mechanických částí, což jsou hlavní důvody, proč vypínač neskončí normálně. Analýza a řešení takových poruch má velký význam pro zajištění výroby podniku.
1 Princip fungování střídavého vysokonapěťového vakuumového vypínače
1.1 Chámovací komora
ZN63A vnitřní vysokonapěťový vakuumový vypínač používaný u 10 000 tunového kujicího lisu je vybaven keramickou vakuumovou chámovací komorou. Jeho pohyblivý kontakt má hrnečkovitou strukturu z měděno-chromového materiálu, který má nízkou míru elektrického opotřebení, dlouhou elektrickou životnost a vysokou úroveň odolnosti proti napětí. Když je vnitřní tlak plynu v chámovací komoře nižší než 1,33×10⁻³ Pa, lze splnit základní požadavek na normální skladování po dobu nejméně 20 let, a životnost chámovací komory není nižší než mechanická životnost vypínače.
1.2 Princip chámování
Když ZN63A vnitřní vysokonapěťový vakuumový vypínač používaný u 10 000 tunového kujicího lisu dokončí otevírací operaci, pohyblivý a pevný kontakt jsou nabity a otevřeny pod vlivem provozního mechanismu, a mezi kontakty se vygeneruje vakuumový oblouk. Díky hrnečkovité struktuře pohyblivého kontaktu se v mezere pohyblivého kontaktu vygeneruje axiální magnetické pole. Axiální magnetické pole udržuje vakuumový oblouk v difuzním stavu, rovnoměrně distribuuje teplotu oblouku na povrchu kontaktu a udržuje nízké napětí oblouku. Vakuumový oblouk je řízen axiálním magnetickým polem vypínače, takže schopnost přerušovat proud je silná a stabilní.
1.3 Princip akce
1.3.1 Akumulace energie
Když je knoflík na vysokonapěťovém přístroji otáčen do polohy "Akumulace energie", začíná pracovat motor akumulace energie. Pruhový čep na osi akumulace energie se otáčí po směru hodinových ručiček, aby natáhl uzavírací pružinu. Akumulace energie je dokončena, jakmile je uzavírací pružina natáhnutá do limitní polohy. Současně deska spojená s osou akumulace energie pohání ukazatel akumulace energie, který signalizuje, že akumulace energie je připravena. Tento proces akumulace energie připravuje vypínač na uzavírací akci (viz obrázek 1).
1.4 Prohlídka a údržba vypínače
1.4.1 Denní prohlídka
(1) Zkontrolujte, zda je provozní mechanismus vysokonapěťového vakuumového vypínače v pořádku a zda je indikace uzavření správná.
(2) Ověřte, že všechny interlockové ochrany a signální relé fungují správně.
(3) Ujistěte se, že amperometry, voltmetry, integrované ochrany a všechny indikátory jsou v normálním stavu.
1.4.2 Běžné kontroly
(1) Po zavedení vypínače do provozu proveďte běžné kontroly podle příslušných operačních specifikací.
(2) V den týdenní údržby, s hlavním strojem vypnutým, otočte knoflík vysokonapěťové skříně do polohy "Místní", vytažte vozík vypínače z "Pracovní polohy" do "Testovací polohy" a prohlédněte si elektrické a mechanické komponenty vozíku vypínače na kompletnost.
(3) Zkontrolujte těsnost šroubů na všech komponentách a okamžitě zatepte volné šrouby. Pravidelně kontrolujte funkčnost motoru akumulace energie, uzavírací cívky a otevírací cívky.
1.4.3 Čištění a mazání
(1) Při údržbě hlavního zařízení vytažte vozík vypínače z "Pracovní polohy" do "Testovací polohy", pak ho vytažte na speciální přepravní vozík a vyčistěte vypínač, abyste udrželi povrchy izolačních a vodičových částí čisté.
(2) Na přenosné části vypínače aplikujte německé importní mazivo.
(3) Na styčné části vypínače aplikujte novou vodičovou pasta.
2 Běžné poruchy střídavých vysokonapěťových vakuumových vypínačů
(1) Neschopnost normální akumulace energie.
Analýza příčiny:
(2) Normální akumulace energie, ale selhání uzavření.
Analýza příčiny:
(3) Neschopnost normálního otevření.
Analýza příčiny:
(4) Neschopnost vložení nebo vytažení vozíku vypínače.
Analýza příčiny:
3 Běžné poruchy a případy údržby vysokonapěťových vakuumových vypínačů
450 kW 6 kV vysokonapěťový motor WEG 400C/D/E-06 10 000 tunového kujicího lisu se nespouštěl normálně. Tento vysokonapěťový motor je spouštěn vysokonapěťovým soft starterem. Před spuštěním je knoflík hlavního motoru vysokonapěťové skříně otočen z polohy "Místní" do polohy "Vzdálená". Princip spouštění je znázorněn na obrázku 2.
Diagnostika a postup odstraňování poruchy
Po diagnostice bylo zjištěno, že během spouštění PLC odeslalo příkaz ke spuštění motoru soft starteru. Soft starter přijal příkaz k uzavření, a po výpočtu reléové kontrolní desky byl příkaz k uzavření odeslán do vysokonapěťové skříně. Nicméně, vysokonapěťová skříň neprovedla příkaz k uzavření. Proces prohlídky byl následující:
Indikační světlo akumulace energie vysokonapěťové skříně bylo zapnuto, což naznačovalo, že vysokonapěťový vakuumový vypínač akumuloval energii.
Multimetr byl použit k měření napětí mezi terminály ln4X1 a ln4x6 zařízení NARI integrované ochrany. Mělo by být DC 220 V. Po měření bylo napětí normální.
Bylo zkontrolováno indikační světlo pracovní polohy vozíku. Bylo zapnuto, což naznačovalo, že vysokonapěťový vakuumový vypínač byl v pracovní polohě.
Knoflík byl v polohě "Vzdálená" a indikace byla správná.
Při dalším pokusu o vzdálené uzavření se vysokonapěťový vakuumový vypínač stále neaktivoval.
Knoflík byl otočen do polohy "Místní" a vozík byl vytažen z pracovní polohy do testovací polohy. Byl vytažen konektor a změřeno odpory mezi terminály 10# a 20# konektoru. Bylo zjištěno, že odpory těchto dvou terminálů byly velmi malé. V normálním stavu by měly být 12 000 Ω, což naznačovalo, že cívka uzamykacího elektromagnetu byla spálená.
V testovací poloze byla nejprve provedena akumulace energie a změřen mikrovypínač S1, který fungoval správně.
V testovací poloze byla nejprve provedena akumulace energie a manuálně uzavřen uzamykací kontakt. Byl změřen odpornost mezi terminály 4# a 14# konektoru, která byla 198 Ω, což naznačovalo, že uzavírací cívka byla v pořádku.
Z výše uvedené diagnostiky je zřejmé, že kvůli selhání cívky uzamykacího elektromagnetu byl uzavírací obvod otevřen a nemohly být splněny podmínky pro normální uzavření. Po výměně uzamykací cívky byl vozík vložen zpět do "Pracovní polohy", knoflík byl otočen do polohy "Vzdálená", uzavření bylo normální a motor se spustil normálně.
Případy poruch a řešení
(1) 450 kW 6 kV vysokonapěťový motor 10 000 tunového kujicího lisu se nespouštěl normálně. Při prohlídce bylo zjištěno, že indikační světlo akumulace energie vysokonapěťové skříně bylo vypnuté. Motor akumulace energie poháněl pružinu k opakované akumulaci energie, ale nebyla možná normální akumulace energie. Knoflík akumulace energie byl otočen do polohy "Vypnuto" a pracovní režim byl otočen z "Vzdálená" do "Místní". Vozík vypínače byl vytažen z "Pracovní polohy" do "Testovací polohy" pro prohlídku.
Bylo zjištěno, že pruhový čep na ose akumulace energie byl porušen. Motor akumulace energie se točil, ale uzavírací pružina nebyla natáhnutá, takže nebyla možná normální akumulace energie. Po výměně osy akumulace energie a pruhového čepu byla akumulace energie normální a motor se spustil normálně.
(2) 450 kW 6 kV vysokonapěťový motor 10 000 tunového kujicího lisu se nespouštěl normálně. Po vstupu do vysokonapěťové distribuční místnosti a prohlídce vysokonapěťové skříně bylo zjištěno, že indikace akumulace energie byla normální. V provozní místnosti 10 000 tun byl stisknuto tlačítko pro uzavření, ale vysokonapěťový vakuumový vypínač stále nebyl schopen uzavřít normálně. Podle indikace LED světla vysokonapěťové skříně byl vysokonapěťový vakuumový vypínač v "Pracovní polohě" a indikace limity byla normální.
Knoflík vysokonapěťové skříně byl přepnut z "Vzdálená" do "Místní" a vozík vypínače byl vytažen z "Pracovní polohy" do "Testovací polohy". Když LED indikátor vysokonapěťové skříně ukazoval "Testovací polohu", byla otevřena dveře komory vypínače vysokonapěťové skříně, konektor byl vytažen a byl změřen odpornost mezi kontakty 4# a 14#. Odpornost nebyla měřitelná a obvod byl otevřen. Mikrovypínač S1 byl změřen a bylo zjištěno, že kontakt mikrovypínače S1 byl vadný. Po výměně se vypínač uzavřel normálně a vysokonapěťový motor se spustil normálně.
(3) Vysokonapěťový vakuumový vypínač se opět otevřel po uzavření. 450 kW 6 kV vysokonapěťový motor 10 000 tunového kujicího lisu je veden ze dvou výstupních bodů PLC. Když jsou oba výstupní body na vysoké úrovni, motor se spouští; když je jeden nebo oba výstupní body na nízké úrovni, motor se zastaví. Po diagnostice byly oba vysoké výstupní signály PLC normální. Dva vysoké signály byly odeslány do reléového modulu VFS soft starteru.
Reléový modul, po výpočtu, odeslal příkaz k uzavření příchozího vypínače do vypínače prostřednictvím vstupně-výstupního modulu a vysokonapěťový vakuumový vypínač se uzavřel. Během sekundárního frekvenčního měničového spouštění VFS byl spouštěcí proud 1,5Ie a výstupní spouštěcí moment byl 90%Te. Nicméně, kvůli poruše zatížení během spouštění překročil spouštěcí proces spouštěcí čas a VFS soft starter odeslal signál k otevření. Vysokonapěťový vakuumový vypínač přijal signál k otevření a okamžitě se otevřel. Po vstupu do 10 000 tunové pumpové stanice byl motor manuálně otočen a motor poháněl olejovou pumpu, která byla zaseknutá. Motor a olejová pumpa byly úplně odpojeny.
Výstupní hřídel motoru byla snadno otočitelná ručně, zatímco vstupní hřídel olejové pumpy byl úplně zaseknut. Olejová pumpa byla rozebrána a opravena, a bylo obnoveno spojení mezi výstupním hřídelem vysokonapěťového motoru a uzamykacím zařízením vstupního hřídele olejové pumpy. Po prohlídce byl restartován. Spouštěcí signál vysokonapěťového motoru byl normální, vysokonapěťový vakuumový vypínač se uzavřel normálně a motor pracoval normálně. Tato porucha byla způsobena externí poruchou zatížení, která způsobila, že vysokonapěťový vakuumový vypínač se opět otevřel po uzavření, což vedlo k tomu, že vysokonapěťový vakuumový vypínač nefungoval normálně.
(4) Vysokonapěťový vakuumový vypínač nebyl schopen normálně otevřít po uzavření. Když dojde k takové poruše, obvykle selže elektrické otevření a lze provést pouze manuální otevření. Tato porucha je způsobena spálenou cívkou pro otevření nebo poruchou rotujícího pomocného vypínače QF. Tento pomocný vypínač QF má 8 párov obvykle otevřených kontaktů a 8 párov obvykle zavřených kontaktů. Je 16 jednotek 450 kW 6 kV vysokonapěťového motoru 10 000 tunového kujicího lisu a 16 vnitřních střídavých vysokonapěťových vakuumových vypínačů jim odpovídajících.
Během používání, kvůli častému spouštění a zastavování, se vyskytují různé poruchy během provozu vysokonapěťových vakuumových vypínačů. Pro poruchové jevy se provádí specifická analýza, navrhují se cílené strategie údržby, které jsou včas provedeny, a zvyšuje se využití zařízení.
Stav fungování střídavého vysokonapěťového vakuumového vypínače přímo ovlivňuje výrobní postup 10 000 tunové
